Optimalisatie van Lithium-Ion batterijen door middel van modelleertechnieken.

Het doel van dit onderzoek is om bij te dragen aan de ontwikkeling van geavanceerde Lithium-Ion batterijen voor (H)EVs. Meer bepaald wil men een materiaal afhankelijk dynamisch elektrisch model ontwikkelen op celniveau voor het modelleren van real-time respons: i.e. evolutie van de spanning en stroom als functie van het operationele regime. Het gesimuleerde gedrag zal een functie zijn van materiaal en design parameters wat het mogelijk maakt batterij design te sturen ifv de vereisten. Achteraf kan het model ook uitgebreid worden naar andere materialen zowel aan de positieve als negatieve elektrode. Deze test-simulatie aanpak zal ook verouderingseffecten in rekening brengen.



Meer concreet is het doel van dit onderzoek de ontwikkeling van een rigoureus fysicochemisch batterij model voor op NMC gebaseerde Li-Ion cellen dat zowel energie- en vermogensinhoud, real-time respons, levensduur, capaciteit verlies en ESR toename voorspelt. Uit dit model, dat opgebouwd is uit een niet-lineair stelsel gekoppelde differentiaal vergelijkingen, kan een Equivalent elektrisch Circuit (EC) worden afgeleid in een bepaald werkingspunt. De reden voor het EC is tweeledig: de parameters van een elektrisch schema zijn relatief eenvoudig te bepalen o.a. door middel van elektrische impedantie spectroscopie. Aangezien in dit geval de elementen van het EC functie zijn van materiaal en design parameters kunnen zij gebruikt worden om onrechtstreeks deze materiaal en design parameters te bepalen. Ten tweede zal men nu vertrekkende van het rigoureus model de EC parameters kunnen bepalen die van toepassing zijn in een bepaald werkingspunt: SoC, SoH. Tot nu toe was dit alleen mogelijk door de batterij te testen over het geheel aan werkingspunten.